（一）热液型钨矿床 肃北县红尖兵山钨矿床
塔儿沟钨矿床位于甘肃肃北蒙古族自治县鱼儿红乡，由甘肃省原区域地质测量队于20世纪60年代中期发现并作了简单评价，甘肃省地质局第四地质队后于1966～1972年及1980～1985年两度进行勘查工作，证实为一主要由矽卡岩白钨矿床和石英脉钨矿床组成的特大型钨矿床。
(一)区域地质背景
在区域构造上矿区位于北祁连加里东造山带西段，北邻由太古宙英闪岩－奥长岩－花岗闪长岩－变质碎屑岩、大理岩和角闪岩组成的华北地台。区内出露的前寒武纪地层有:古元古界北大河群片岩夹大理岩、斜长角闪岩和长英质黑云母岩;中元古代蛇绿岩;中新元古代镜铁山群杂色千枚岩;新元古界大柳沟群粉色碳酸盐岩。晚古生代地层主要为变质碎屑岩夹火山岩和奥陶纪海相火山岩夹碳酸盐岩等。矿区范围内出现的地层为古元古界北大河群第二岩组和第三岩组。第二岩组为角闪岩和片岩。第三岩组主要由结晶灰岩和白云母石英片岩组成。塔儿沟大部分矿化主要产于第二岩组的中部(图17－9)。
图17－9 塔儿沟钨矿区地质简图(据张作衡等，2002)
在北祁连造山带西段，北西西向直滑断层和压性褶皱非常发育。本区构造线总的方向为310°～330°，地层倾向南西。上述与地层走向大体一致的走滑断层及次级断裂裂隙具有压扭性质，控制了中酸(碱)性岩浆岩的侵入的和矽卡岩－热液型钨矿化的产出。
经邹治平等(1988)，张作衡等(2002)和毛景文等(2003)的研究，都认为伸入矿区及其以西野牛滩花岗闪长岩、石英二长岩及其演化产物———花岗岩和正长闪长岩等与钨矿成矿有密切的时空和成因联系。野牛滩岩体长约33km，宽5～10km，出露面积约220km2，侵入于古元古界北大河群斜长角闪岩夹片麻岩和奥陶纪火山岩中。在岩体的东部和南部发育有500～800m宽的接触变质晕，并见有大理岩化、角岩化和矽卡岩化等。岩体的单颗粒锆石U－Pb法年龄为459.6Ma(毛景文等，2003)，全岩(Rb－Sr)等时线年龄为445.9Ma，而塔儿沟钨矿床黑钨矿石英脉中白云母的Rb－Sr测年结果为434.64Ma(邹治平等，1988)，说明成岩矿年龄比较接近，均形成于加里东期。野牛滩岩体以低硅、高碱和富基性元素为特征，它同时富含不相容元素Rb，Li，Ga和大离子元素Ti，Sr，Ba，Co，Ni，V，Th等，但贫U。稀土元素球粒陨石标准化型式表现为右倾斜，且有铕的微亏损。岩体是具有Ⅰ型花岗岩的通常特征，但Sr初始值为0.7154(邹治平等，1988)，暗示岩体为壳源。因此，野牛滩岩体的成岩物质来源介于Ⅰ型和S型花岗岩之间，即岩浆是深源的，在其上升过程中混入大量壳源物质。
(二)矿床地质特征
塔儿沟钨矿床产于野牛滩岩体西部的外接触带古元古代片岩、斜长角闪岩夹大理岩中。钨矿化主要集中于3个区段，即西北部的干沟、石硐沟和东南部的上窑沟这一长约12km，宽2km范围内。最具工业价值的矿体仅分布于塔儿沟至窑洞沟长约4km，宽1.5km的地段。
钨矿化特征是矽卡岩型和黑钨矿石英脉型矿体沿北西向地层及裂隙系统发育。黑钨矿石英脉型矿体在空间上叠加于矽卡岩型矿体型之上。这说明矽卡岩化及其相应矿化的型式早于黑钨矿石英脉。
1.矽卡岩型矿化
矽卡岩型白钨矿矿体呈似层状透镜状产于北大河群第二岩组第四岩性段的条带状大理岩中(图17－9)。矿带长2.4km，宽200m。单个矿体一般长200～800m，最长的超过1000m，矿体厚度较稳定，厚3～10m，个别可达30m;最大倾斜延深达710m。矿体走向与地层走向一致，为310°～315°，倾角较陡，多在70°～80°之间。
矿床的矿物组成有透辉石、符山石、石榴子石、白钨矿、阳起石、斜长石、白云母、石英、萤石、绿泥石和方解石等，含少量磁铁矿、锡石和金属硫化物－黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿和毒砂等。按矿石中矽卡岩矿物的含量，可大致分为透辉石型和符山石－石榴子石－透辉石型白钨矿两大类。根据矿物共生组合特征，张作衡等(2002)把矽卡岩成矿作用划分出4个阶段，即①矽卡岩阶段:主要形成透辉石、石榴子石、符山石;②退化蚀变阶段:形成阳起石、斜长石、白云石、白钨矿及少量绿帘石、绿泥石和石英;③石英－硫化物阶段:形成石英、黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、白铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、辉钼矿和白钨矿，该阶段矿化以细脉状、浸染状和块状组合为特征，叠加于矽卡岩和退化蚀变岩之上;④碳酸盐－萤石阶段:以细脉状浸染状和块状方解石和萤石组合为特征，叠加于石英－硫化物细脉之上。
矽卡岩型白钨矿矿石的WO3含量一般为0.15%～0.76%，平均0.45%。
2.黑钨矿石英脉型钨矿化
黑钨矿石英脉型矿化的围岩主要为石英白云母片岩、角闪岩和斜长角闪岩，极少发育在花岗闪长岩体中。矿区范围东西长2900m，南北宽600～800m。矿带走向360°左右。达到工业要求的矿脉有180余条。按矿脉排列及密集程度，分北、中、南3个矿带。中、北矿带走向295°～300°，倾角50°～60°;南矿带走向与地层走向基本一致，为310°，倾角50°～60°。矿脉长100～00m，厚5～30cm，延深200～600m，最大870m。矿体有若干个黑钨矿石英脉单体组合而成，脉体形态复杂，具尖灭再现、侧列、分支复合等现象。
矿石的脉石矿物有石英、萤石、白云母、绿柱石、方解石、斜长石等，矿石矿物主要为黑钨矿和少量白钨矿、黄铁矿、毒砂、黄铜矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和辉钼矿。黑钨矿呈自形晶集合体在石英脉内沿脉壁垂向生长。
黑钨矿石英脉型矿石的品位为WO30.34%～6.36%，平均1.26%，BeO0.03%～0.55%，平均0.17%。
黑钨矿石英脉型钨矿化依据穿插关系和矿物共生组合特征可以分为3个矿化阶段:①硅酸盐阶段，主要矿物有斜长石、绿柱石、白云母、黑钨矿和少量石英及白钨矿;②氧化物硫化物阶段，形成了石英、绿柱石、黑钨矿、白钨矿、黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、辉铋矿、辉钼矿、黄铜矿、毒砂、方铅矿和闪锌矿;③萤石－方解石阶段，形成了方解石、萤石和少量重晶石。
与矿化有关的蚀变比较强烈，表现为脉体两侧围岩形成白色的蚀变晕。从脉体向外具有蚀变分带性:石英带→石英黑云母带→含黑云斜长角闪岩带→云母片岩带。
上述矽卡岩型白钨矿化和热液型黑钨矿石英脉矿化构成一个与加里东期花岗岩有成因联系的矿床成矿系列。
红尖兵山钨矿床位于甘肃酒泉市西北方向330km 处，属甘肃省肃北县管辖（图版Ⅳ－5）。该矿床是由原甘肃地质局区测二队于20世纪60年代中期在进行1:20万区域地质调查时发现重砂异常，后经钻探和坑探查明的一处中型钨矿床（中国矿床发现史甘肃卷编委会，1996）。徐玉麟（1983）曾对该矿床宏观地质特征进行过系统总结，并且认为该矿床属岩浆热液矿床。我们在执行国家地质调查项目期间，对红尖兵山钨矿床开展了较系统的地质、地球化学、岩（矿）相学和成矿时代研究（图版Ⅳ－6），并且对其成矿物质来源和形成机理进行了深入的探讨，进而确定了该矿床的形成时代和成矿物质来源，并且建立了综合性成矿模式，该项研究工作对于丰富北山造山带金属矿床研究内容和指导隐伏钨矿床找矿勘查具重要理论和实际意义。
一、矿区地质概况
红尖兵山钨矿床大地构造位置属哈萨克斯坦－北山板块北带优地斜带红石山－黑鹰山地体与公婆泉－月牙山地体汇聚处（甘肃地质矿产局，1989；刘雪亚等，1995；聂凤军等，2005a,2005c,2002b）（图3-4-1）。区内出露的地层主要有第四系沉积物和石炭系下统白山组火山岩，前者为风成沙和残坡积物，后者为流纹质凝灰岩、流纹岩、流纹英安岩和安山岩。白山组中酸性火山岩地层总体走向为60°～80°，倾向南东或正南，倾角60°～80°，其中流纹质凝灰岩、流纹英安岩和流纹岩之间无明显界线，均为渐变过渡关系，前二者主要分布在矿区中部地带，构成钨矿体的容矿围岩，后者则出露于矿区南部地区。相比之下，安山岩呈不规则团块状分布在矿区北部。矿区范围内侵入岩主要为海西期二长花岗岩株和长英质脉岩，其中二长花岗岩株可直接构成矿体的容矿围岩。就控矿构造来讲，区内除了分布有一向南东方向倾斜的单斜褶曲外，各类断裂破碎带分布广泛，其中以北东向和北西向断层最为发育，含钨黄玉－石英脉多沿北东向断裂破碎带分布，进而构成一系列北东向产出的钨矿体。成矿期后构造主要为一些北西向高角度逆冲走滑断层，对矿体具有一定的破坏作用。
图3-4-1 甘肃北山红尖兵山钨矿床地质简图
（据徐玉麟，1983改编）
1—第四系冲洪积物；2—流纹英安岩；3—流纹岩；4—流纹质凝灰岩；5—安山岩；6—云英岩；7—二长花岗岩；8—古板块碰撞对接带；9—断层；10—含钨黄玉－石英脉；11—金矿床；12—钨矿床；13—采样位置；左上角矿床位置图：Ⅰ1—西伯利亚板块雀儿山地体；Ⅱ1—哈萨克斯坦板块红石山－黑鹰山地体；Ⅱ2—哈萨克斯坦板块公婆泉－月牙山地体
二、含钨的侵入岩体
红尖兵山含钨侵入岩出露于矿区中部地段，呈两个不规则状岩株侵位于下石炭统白山组中酸性火山岩地层。地表上相对孤立的两个岩株东西相距340m，其直径分别为120m和150m，二者均向外倾斜，倾角为45°～80°。在地下250～350m 处，两岩株连接为一整体，构成一规模更大的岩体（图3-4-1）。含钨侵入岩体岩石类型相对简单，岩性也比较均一，主要岩石类型有二长花岗岩和云英岩。二长花岗岩为浅黄－浅肉红色，细粒花岗嵌晶结构、块状构造。主要矿物有钾长石（35 %）、更长石（25%～35 %）、石英（25%～30 %）和白云母（3 %），副矿物为黄铁矿、辉铋矿、辉钼矿、锆石、萤石、黑钨矿和黄玉。与二长花岗岩相比，云英岩大多在二长花岗岩株的核心部位产出，岩石为灰白－浅黄色、中细粒结构、块状或条带状构造，主要矿物有石英（55%～65 %）、云母（25%～35 %）和黄玉（2%～8%），其它矿物有钾长石、钠长石、黑钨矿、辉钼矿、黄铁矿、辉铋矿和萤石。需要提及的是，二长花岗岩常常可构成含钨石英大脉、细脉和线脉的容矿围岩，而云英岩中既有浸染状，也有脉状钨矿化产出。
红尖兵山地区4件二长花岗岩和2件云英岩样品主元素和稀土元素分析数据及计算所获有关参数值列于表3-4-1。由表3-4-1可知，尽管东部和西部两个二长花岗岩株在空间上相距340m，但是它们在主元素和稀土元素含量方面并不存在明显差别。二长花岗岩元素地球化学特征可概述如下：①全岩样品SiO2含量变化范围为（73.43～74.75）×10-2，平均值为74.06×10-2，略高于标准花岗岩值；②（Fe2O3+FeO）、MgO和CaO的含量变化范围分别为（1.32～3.12）×10-2、平均值2.18×10-2,（0.18～0.28）×10-2、平均值0.23×10-2和（0.60～0.95）×10-2、平均值0.79×10-2，这些数值均低于标准花岗岩值；③尽管二长花岗岩与标准花岗岩的碱质总量大体相近，但是前者的K2O/Na2O 比值略低于后者，属正常钙－碱性花岗岩类；④稀土元素含量（∑REE）变化范围为（96.65～99.52）×10-6，平均值98.15×10-6,LR EE/H R EE比值和δE u值变化范围分别为6.34～7.06和0.63～0.76，均低于标准花岗岩相应值；⑤稀土元素分配型式为一组向右倾斜，并且具有明显铕负异常的曲线（图3-4-2）。所有上述元素地球化学特征表明，在二长花岗岩上侵定位过程中可能发生过一定程度的结晶分异作用。
表3-4-1 红尖兵山钨矿床二长花岗岩和云英岩化学分析结果（（1））
图3-4-2 红尖兵山海西期二长花岗岩和云英岩稀土元素球粒陨石标准化形式
HJB-1、HJB-2－东部的二长花岗岩株；HJB-3、HJB-4－西部二长花岗岩株；HJB 7、HJB-8－东部二长花岗岩株内的云英岩
与二长花岗岩样品相比，2件云英岩样品均以富硅、钾和挥发性组分为特点，其中SiO2,K2O和（H2O+CO2）含量变化范围分别为（76.35～76.59）×10-2、（10.10～11.0）×10-2和（1.10～1.17）×10-2。在稀土元素地球化学特征方面，2件云英岩样品的∑R E E 含量分别为38.85×10-6和41.11×10-6,LREE/HREE比值和δEu值分别为0.77和0.24～0.26，稀土元素分配型式为2条略向左倾，并且具有明显铕负异常的“V”型曲线。岩相学和元素地球化学特征表明，云英岩是含矿热液流体与二长花岗岩相互作用的产物。在二长花岗岩强烈的热液蚀变过程中，LREE和HREE分别发生明显亏损富集，其中LREE和HREE亏损幅度与富集程度呈同消长关系。
三、钨矿化特征
（一）矿体产状
迄今为止，在红尖兵山钨矿化区0.84km2的范围内先后发现和圈定含钨黄玉－石英脉和云英岩化条带173条，其中规模较大，并且具有工业意义的脉体或条带有15条（图版Ⅳ－7、Ⅳ－8）。钨矿化大多在二长花岗岩株内部产出或沿其与围岩的外接触带分布，整个钨矿化带呈近东西产出，长1140m，宽600～800m，垂向延深为650～700m。考虑到大多数含钨黄玉－石英脉环绕2个二长花岗岩株分布，因此，整个钨矿化带大体可划分为东和西两个脉群。东脉群中单体含钨黄玉－石英脉或云英岩条带走向33°～65°，倾向北西，局部地段弯曲反转，倾角77°～89°。脉群的含脉密度为0.18条/m和含脉率为0.029%。相比之下，西脉群中单体含钨黄玉－石英脉或云英岩条带走向为13°～30°，倾向南东，倾角70°～85°。另外，该脉群的含矿密度为0.11条/m和含脉率为0.015%。需要提及的是，东西矿脉群中稀疏而又近于平行的含钨黄玉－石英脉（或条带）在平面上构成一不规则面状矿化带，而在横剖面上则形成一相对倾斜的扇形矿化带（徐玉麟，1983）。
根据野外地质调查和钻（坑）探结果，单个含钨黄玉－石英脉和云英岩条带空间分布特征可概述为以下几点：①单个脉体长度为120～420m，平均值219m，宽度为0.19～1.32m，平均值为0.79m，倾斜延深800～1200m；②含钨脉体长度与厚度呈正相关关系，脉长大于300m 者，其宽度多在0.8m 以上，脉长大于200m 者，脉宽0.5～0.8m，脉长大于100m 者，其宽度为0.1～0.5m；③对于大多数单个含钨脉体来讲，它们大多呈现出中间部位膨大增厚，两端收缩变薄的变化特点，个别脉体膨缩弯曲、尖灭侧现和穿插切割特点亦十分明显。钨矿化在各脉体由窄变宽处发生明显富集，并且构成高品位矿段（图3-4-3）；④从地表向深部，含钨细脉和线脉可逐渐过渡为含钨大脉和云英岩条带，同时，含矿脉体的宽度和含脉率也随之降低；⑤对于那些长度大于300m，脉宽大于0.5m的含钨脉体，它们大多具有水平对称分带的特点，即中部为单脉带，向两侧依次出现大脉－细脉带和细脉－线脉带。
图3-4-3 红尖兵山钨矿床代表性含钨黄玉－石英脉相互穿切关系
1—流纹凝灰岩；2—早期含钨石英脉；3—中期含钨黄玉－石英脉；4—晚期含钨石英脉；5—脉侧锂云母－石英蚀变带；6—脉侧硅化或钠长石化蚀变带；7—高品位矿段
（二）矿石类型和矿物成分
依据矿物组分和结构构造差异，可将红尖兵山钨矿床钨矿石划分为2 种类型，即黄玉－石英脉型和云英岩型，前者主要由含钨黄玉－石英大脉（脉宽大于10cm）、细脉（1～10cm）和线脉（小于1cm）组成，后者主要为含钨云英岩团块或条带。黄玉－石英脉型钨矿石主要金属矿物有黑钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿、方铅矿、闪锌矿、白钨矿、黄铁矿、黄铜矿和磁铁矿。脉石矿物有石英、黄玉、日光榴石、钾长石、钠长石、铁锂云母、白云母、绢云母、萤石和方解石。与黄玉－石英脉型钨矿石相比，云英岩型钨矿石中金属矿物组合相对比较简单，主要为黑钨矿和黄铜矿，脉石矿物组合基本与前述黄玉－石英脉型钨矿石相似。
黄玉－石英脉型钨矿石中的黑钨矿多呈板状、薄板状和针柱状沿黄玉－石英脉两侧脉壁分布，单个晶体长2～8cm，最长达15cm，宽0.3～1cm，最宽为5cm，长宽比值为8:1～6:1。2件单矿物样品化学分析结果表明，黑钨矿WO3和MnO含量变化范围分别为70.5%～74.42%，平均值72.46%和12.46%～15.03%，平均值为13.74%，另外，Nb2O5和SiO2含量变化范围分别为1.47%～1.86%，平均值1.67%和0.74%～1.05%，平均值0.89%。与黄玉－石英脉型钨矿石相比，云英岩型矿石黑钨矿多呈针柱状和半自形－自形粒状分布于云母或石英集合体中，单个晶体长0.6～0.8cm，宽0.1～0.2cm，长宽比值为5:1。2件单矿物样品化学分析结果表明，黑钨矿WO3和MnO含量变化范围分别为76.26%～78.00%，平均值为77.13%和10.34%～11.45%，平均值为10.89%。另外，Nb2O5和SiO2含量变化范围分别为0.46%～0.85%，平均值为0.66%和0.35%～0.86%，平均值为0.61%。与前述黄玉－石英脉型矿石黑钨矿相比，云英岩型矿石黑钨矿以相对富含WO3，略贫MnO、Nb2O5和SiO2为特征，反映了二者在物质来源和形成机理方面的差异。
（三）矿石化学成分
2件黄玉－石英脉型和2件云英岩型钨矿石样品化学分析结果表明，它们的SiO2含量变化范围分别为79.76%～85.31%，平均值82.54%和76.47%～80.24%，平均值78.36%;K20 含量为0.28%～0.42%，平均值0.35%和2.54%～2.87%，平均值2.71%;WO3含量分别为1.23%～1.86%，平均值1.55%和0.26%～0.54%，平均值0.40%。从上述两类钨矿石的化学分析数据看，黄玉－石英脉型与云英岩型矿石在部分主要元素含量方面存在一定的差异，其中前者的SiO2和WO3含量明显高于后者，同样反映了二者在形成机理方面的不同。需要提及的是，在所采集到的所有钨矿石样品中，除WO3含量均已达到或超过工业开采标准外，其它有用组分还包括锂、铌和铍，Li2O 含量变化范围为0.3%～0.7%，最高可达2.43%;Nb2O5为0.1%～1%，最高可达2.43%;BeO为0.05%～0.1%，最高值为0.5%。
（四）成矿阶段划分
根据含钨黄玉－石英脉和云英岩条带相互穿切关系，矿物共生组合和矿石结构构造特点，红尖兵山钨矿床的形成过程大体可划分为气成热液期、热液期和表生期。气成热液期的产物以二长花岗岩株中心部位的云英岩条带或团块为代表，其内石英、铁锂云母、黄玉和黑钨矿分布广泛，局部地段见有辉钼矿、辉铋矿和黄铜矿。热液期可划分为早、中和晚3个成矿阶段，早期为石英－黄玉－黑钨矿阶段，以形成大量板柱状黑钨矿、粗粒黄玉和石英为特征，同时伴生有日光榴石、铁锂云母、白钨矿、绢云母和黄铁矿；中期为石英－黄玉－硫化物阶段，以形成黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黑钨矿和磁铁矿为特征，同时伴生有日光榴石、黄玉、石英和绢云母；晚期为石英－碳酸盐阶段，代表性矿物有石英、方解石和萤石。在表生期，原生钨矿石在近地表处遭受风化剥蚀和氧化淋滤作用，进而形成以黄钾铁矾、褐铁矿和孔雀石为代表的次生矿物组合。
（五）围岩蚀变
红尖兵山钨矿床容矿围岩为流纹质凝灰岩和二长花岗岩，围岩蚀变主要有云英岩化、硅化、钠长石化和绢云母化，次为钾长石化、绿帘石化、高岭石化、次闪石化、角岩化和矽卡岩化，其中钠长石化和云英岩化与钨矿化具密切成因联系。尽管红尖兵山钨矿床热液蚀变类型众多，但是它们多沿含钨黄玉－石英脉体两侧脉壁断续分布，很难构成具有一定规模的面型或线型蚀变带。相比之下，云英岩化主要呈不规则状条带或团块在二长花岗岩株的核部产出，其代表性蚀变矿物分别为铁锂云母－黄玉－石英和黄玉－白云母－石英。大多数云英岩样品WO3含量变化范围为0.34%～0.54%，个别样品可达0.86%。从岩株中心向外（或向深部），云英岩化逐渐过渡为硅化、钠长石化和绢云母化，同时，WO3含量也随之明显降低。另外，云英岩化带的外围常常分布有钠长石化条带，其蚀变矿物组合分别为钾长石－钠长石－石英和黄玉－钠长石－石英，钠长石化蚀变岩WO3含量变化范围为0.04%～0.12%，明显低于云英岩钨含量。
四、同位素年代学研究
（一）样品采集及40Ar-39Ar同位素分析方法
如前所述，矿区内的黑钨矿化与云英岩化关系十分密切。云英岩主要由石英、白云母（、铁）锂云母和少量黄玉等矿物组成，中粗粒斑状结构，云母等一般呈较大的片状产出，带状或块状构造。云英岩化通常在沿含钨的黄玉－石英脉两侧呈线状对称产出，由矿脉向外，云英岩化逐渐变弱，矿物粒度也逐渐变细；局部在岩体顶部云英岩化形成面状蚀变。总体来说，早期的高温热液沿构造（裂隙）运移，并在其两侧产生高温热液蚀变，稍晚则沿这些裂隙沉淀形成了含钨的黄玉－石英脉（徐玉麟.1983），因此，云英岩化与黑钨矿的形成时间比较接近，选择云英岩中的白云母用于测年对象来获得黑钨矿的成矿年代是比较合适的。另外，由于矿区内云英岩化十分强烈，致使不少白云母呈直径5cm 左右的巨片状产出，因此，也易于单矿物的挑选与提纯。用于40Ar-39Ar同位素年代测量的样品采自矿区西部一黑钨矿大脉旁，具体位置见图3-4-1所示。在手标本中和镜下均未见该样品中的白云母有明显的后期蚀变现象，因此，适宜于40Ar-39Ar同位素年代测定。
首先将纯的白云母（纯度＞99%）用超声波清洗。超声清洗过程中要注意清洗液的选择和严格控制时间。一般先用经过两次亚沸蒸馏净化的纯净水清洗3次，每次3min，在此过程中矿物表面和解理缝中在天然状态下和碎样过程中吸附的粉末和杂质被清除。然后在丙酮中清洗2 次，每次3min，在此过程中，矿物表面吸附的油污等有机物质被清除。
清洗后的样品被封进石英瓶中送核反应堆接受中子照射。照射工作是在中国原子能科学研究院的“游泳池堆”中进行的。使用H8孔道，其中子流密度约为6.0×1012n cm-2s-1。照射总时间为3064m in，积分中子通量为1.10×1018n cm-2；同期接受中子照射的还有用作监控样的标准样：ZBH-25黑云母国内标样，其标准年龄为132.7Ma，钾含量为7.6%。
样品的阶段升温加热使用电子轰击炉，每一个阶段加热30m in，净化30m in。质谱分析是在MM-1200B质谱计上进行的，每个峰值均采集8组数据。所有的数据在回归到时间零点值后再进行质量歧视校正、大气氩校正、空白校正和干扰元素同位素校正。系统空白水平：m/e=40、39、37、36，分别小于6×10-15mol、4×10-16mol、8×10-17mol和2×10-17mol。中子照射过程中所产生的干扰同位素校正系数通过分析照射过的K2SO4和CaF2来获得，其值为：（36Ar/37Aro）Ca=0.0002389,（40Ar/39Ar）K=0.004782,（39Ar/37Aro）Ca=0.000806。37Ar经过放射性衰变校正；40K 衰变常数＝5.543×10-10a-1；坪年龄误差以2σ给出。用ISOPLOT程序（v2.49）计算正和反等时线。详细实验流程请见陈文等（2002）和C hen等（2002）的有关文章。
（二）测年结果
从600℃到1240℃，对红尖兵山钨矿床云英岩中的白云母样品进行了 11个阶段的加热分析（表3-4-2），所获数据构成一条未受明显热事件扰动的40Ar/39Ar年龄谱线（图3-4-4a）。尽管受核反冲和测量误差影响，在年龄谱线左侧始点处（图3-4-4a）出现了4个较低的视年龄值即（76±10）Ma、（150.9±4.2）Ma（、205.7±4.9）Ma和（209.8±2.2）Ma，但其所占的比例很小，谱线的其余部分（89.6%的39Ar积累）非常平坦，有效谱年龄为（216.6±1.6）Ma。根据参与积分年龄的7个点计算所获等时线年龄为（215.2±2.8）Ma（2σ）（图3-4-4b），MSWD值为0.47，反映了数据分布较为均匀。40Ar/36Ar初始比值为333±47（2σ），在误差范围内接近于尼尔值（295.5），表明样品中没有过剩氩的存在。等时线年龄与坪年龄在误差范围内完全一致，说明红尖兵山钨矿床云英岩中的白云母样品40Ar/39Ar年龄的测定结果是可信的，并且具有地质意义，基本上能够代表钨矿脉的形成年龄。
表3-4-2 红尖兵山钨矿云英岩中白云母的40Ar/39Ar阶段升温加热分析数据（J=0.010184,m=41.59mg）
图3-4-4 红尖兵山钨矿床云英岩中白云母的40Ar/39Ar阶段升温年龄谱图（a）与40Ar/36Ar-39Ar/36Ar等时线图（b）
五、黑钨矿钐－钕同位素特征
本次研究过程中，我们对红尖兵山矿床中黑钨矿进行了系统的钐－钕同位素分析，8件黑钨矿样品钐－钕同位素分析结果及特征比值列于表3-4-3。从表3-4-3不难看到，红尖兵山钨矿床云英岩型矿石2件黑钨矿样品（W01-5和W01-6）143Nd/144Nd值分别为0.513078和0.513196。如若将216Ma看作是钨成矿作用的年龄，那么计算所获得的εNd（216Ma）值分别为7.56和5.67。与云英岩型矿石黑钨矿样品相比，黄玉－石英脉型钨矿石6件黑钨矿样品143Nd/144Nd比值变化范围为0.511877～0.512516，比照216Ma计算所获得εNd（216Ma）值为－14.01～－3.57，明显低于前述云英岩型矿石黑钨矿，反映了二者在物质来源和形成机制方面存在有明显差别。
表3-4-3 红尖兵山钨矿床黑钨矿Sm-Nd同位素分析数据及特征比值
六、讨论与结论
由于云英岩中的白云母与黑钨矿的形成时间比较接近，因此白云母的测年结果可以用来近似代表黑钨矿的形成时代。根据上述从红尖兵山钨矿云英岩里白云母中获得的40Ar/39Ar测年结果（坪年龄为216.6±1.6Ma），可以推断红尖兵山钨矿床形成于印支期。该测年结果与笔者曾经报道的在红尖兵山矿区南侧不足20km 处的明水地区发现的印支期二长花岗岩的40Ar/39Ar年龄结果（坪年龄为218.4±0.5Ma）近于一致（江思宏等，2003），再一次证明了本区不仅存在印支期的花岗岩类岩浆活动，而且还有成矿作用发生。由于钨矿的形成与二长花岗岩具有密切的成因联系（聂凤军等，2004a），因此，该成矿年龄也近似代表了矿区内二长花岗岩的侵位年龄，即二长花岗岩也是印支期岩浆活动的产物。通过对红尖兵山矿区二长花岗岩的化学分析结果（聂凤军等，2004a）与明水地区二长花岗岩的化学分析结果（聂凤军等，2002b）对比发现，这两个地区二长花岗岩类的SiO2、Al2O3、Na2O和K2O含量非常接近，表明其原岩成分非常近似，进一步说明其可能为同一期构造岩浆活动的产物。
根据本文获得的成矿年龄216Ma计算获得的黑钨矿εNd值变化于－14.1～＋7.56，反映了成矿物质的多来源特征。多数样品的εNd值＜0，这可能反映了成矿物质主要来自于古老的地壳物质，少量幔源物质对成矿也具有一定的贡献。尽管在矿区内未见前寒武系地层露头，但是可以推测本区存在前寒武系基底。区域上，前寒武纪地层从新疆的卡瓦布拉克向东经过明水，一直延伸到交叉沟地区（胡霭琴等，1986；聂凤军等，2004b,2002b）。而对于幔源物质，则可能与本区产有大面积的具正εNd（T）值为特征的花岗岩有关，洪大卫等（2000）认为这些花岗岩浆的形成与以幔源物质为主的年轻洋壳的部分熔融作用有关。聂凤军等（2004b）认为，大量亏损地幔源洋壳与少许陆壳物质发生部分熔融，形成含矿熔浆，并沿特定构造部位上侵定位，进而形成二长花岗岩株；通过结晶分异作用，含矿熔浆在上侵定位过程中可产生大量含钨热液流体，进而形成这种具正εNd（T）值的钨矿石。尽管钨主要来自于大陆壳，但是受其形成环境的控制，在北山地区，由于其地处中亚造山带的中东部，以产有正εNd（T）值的花岗岩为特征（洪大卫等，2000），因此与花岗岩有关的矿产在形成过程中也就有可能带有所在地区的花岗岩的一些特征，即部分钨矿石具正εNd（T）值，因为这些花岗岩可能也提供了一部分成矿物质。鉴于具正εNd（T）值的样品均为云英岩型矿石，而具负εNd（T）值的样品均为黄玉－石英脉型矿石，因此表明这两种类型黑钨矿的成矿物质来源不同，云英岩型矿石中的成矿物质可能更多的来自部分熔融的洋壳物质，而黄玉－石英脉型矿石中的成矿物质则主要来自古老地壳。
近年来北山地区的金矿床成矿年代学研究表明，南金山金矿床的成矿时代为（242.8±0.8）Ma（40Ar-39Ar法，坪年龄）（江思宏等，2006），金窝子和拾金坡金矿床的成矿时代分别为228Ma和230Ma（流体包裹体铷－锶等时线，陈富文等，1999）、227Ma和238M（a 铀－铅法）（周济元等，2000），均属于印支期构造－岩浆活动产物。本文的研究结果也再次表明，印支期的构造－岩浆活动不仅对整个北山地区金矿床的形成产生过重要影响，而且对钨矿床的形成也具有重要的控制作用。因此，查清印支期构造活动与钨矿形成之间的内在关系，对深入认识本区钨矿床的成矿作用过程和指导区域找矿评价具有重要的理论和实际意义。
需要指出的是，由于红尖兵山矿区内未见多期的岩浆活动证据，加上用于测年的白云母样品较新鲜，未见明显的蚀变现象，而且40Ar-39Ar测年的谱线较为平坦，后期的热扰动现象均不明显，因此，对于在该矿区8件黑钨矿样品中获得的钐－钕等时线年龄（1336±14）Ma（M SW D 值为8.2）（图3-4-5），判断可能为一条假等时线。主要原因是，矿床的赋矿围岩为石炭系白山组，其最老时代不超过360Ma，因此，认为该年龄值不具有明确的地质意义。尽管从理论上来说，钐－钕年龄由于其封闭温度高而比氩－氩法更为可信，但是，所有年龄的解释最终还是需要与实际地质情况结合起来，否则，就是拟合的等时线年龄再好，也将是毫无地质意义的。
七、结论
a.根据容矿围岩特征、矿物组合和矿石结构构造关系，可将红尖兵山钨矿床矿石划分为黄玉－石英脉型和云英岩型，其中前者主要由含钨黄玉－石英大脉、细脉和线脉构成，而后者为含浸染状黑钨矿云英岩条带或团块。一般来讲，云英岩型钨矿体常为含钨黄玉－石英脉所切割，前者的形成时代明显早于后者。
图3-4-5 红尖兵山钨矿床黑钨矿143Nd/144Nd-147Sm/144Nd图
b.黄玉－石英脉型与云英岩型钨矿石在主要元素含量方面存在有明显差别，其中前者SiO2和WO3含量明显高于后者。另外，与云英岩型钨矿石黑钨矿相比，黄玉－石英脉型矿石黑钨矿以明显富WO3、MnO和N b2O5为特征，反映了它们在形成机理上的差异。
c.由于云英岩中的白云母与黑钨矿的形成时间比较接近，因此白云母的测年结果可以用来近似代表黑钨矿的形成时代。根据从红尖兵山钨矿云英岩里白云母中获得的40Ar/39Ar测年结果（坪年龄为216.6±1.6Ma），可以推断红尖兵山钨矿床形成于印支期。
d.黄玉－石英脉型钨矿石6件黑钨矿样品εNd（216Ma）值为－14.01～－3.57，明显低于云英岩型钨矿石2件黑钨矿样品的εNd（216Ma）值（分别为7.56和5.67），反映了成矿物质来源上的差别。黄玉－石英脉型钨矿石的成矿物质可能主要来自于古老的地壳物质，而云英岩型钨矿石的成矿物质则主要来自于幔源，可能为部分熔融的洋壳。
热液型钨矿是我国最重要、经济价值最高的钨矿类型，分布范围非常广泛，各成矿区带均有产出，但主要集中在南岭成矿区，特别是华南造山系的后加里东隆起区，从行政区看以江西、广东为最多，常成群成带出现（图5-11）。热液型矿床一个重要特点是矿富、易选，矿石WO3品位多数在1%以上，大型矿床不少，但目前尚未发现超大型矿床。
热液型钨矿主要是岩浆期后气液活动的产物。据物质组分和产出形态我国热液型钨矿主要有黑钨矿石英脉型、白钨矿萤石型、云英岩型、花岗岩接触带上的伟晶岩型以及变质热液型等类型。黑钨矿石英脉是热液型钨矿数量最多、经济意义最大的类型。该类钨矿床分布在花岗岩及浅变质岩系中。含矿石英脉为岩浆演化末期的矿化气液充填（交代）于断裂裂隙中的产物。花岗岩即是内接触带矿脉的围岩，又是外接触带的矿脉的成矿母岩。根据其脉体形态及产出部位又可进一步分为：内接触带大脉型，内接触带细脉带型，外接触带大脉型，外接触带细脉带型。所谓大脉型即脉幅一般大于10 cm的含矿石英脉，而脉带型是指脉幅2～10 cm的含钨石英脉，平行密集或链锁交错呈带状产出，含矿石英脉密度一般大于1条/m。黑钨矿石英脉矿床形态十分复杂，无疑受构造压力性质（扭性、张性、压性、张扭复合等）和围岩性质的影响。我们常可见到矿脉的膨大缩小、尖灭再现、尖灭侧现，弯曲多支、侧羽状、马尾状等等形态。一个矿床矿脉的数量差别很大，对大脉型矿床由3～5 条到百余条以上，细脉带型矿床其数量则难于统计。矿脉的深度差异也很大，一般在变质岩中的外接触带矿床其深度要大于花岗岩体内的内接触带矿床。前者多在200～800m，个别最深可达1200m，已知大型钨矿床，深度均在500m以上。如著名的西华山（图5-12）、大吉山（图5-13）、黄沙（图5-14）、漂塘、盘古山、上坪等（朱焱龄等，1981；刘梦庚，1984）。
图5-11 西华山—漂塘纵向地质剖面图
图5-12 西华山复武岩株地质略图
图5-13 大吉山钨矿床示意剖面
图5-14 黄沙钨矿矿床地质示意图
黑钨矿石英脉矿床主要矿石矿物有黑钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿、绿柱石、白钨矿等，部分伴有铜、铅锌等多种硫化物。矿脉中脉石矿物主要是石英，次有云母、长石、萤石、方解石、黄玉、电气石、氟磷酸铁锰矿等。
石英脉型钨矿成矿元素组合类型很多，如钨锡组合（漂塘、珊瑚）、钨钼组合（茅坪）、钨铋组合（盘古山、大龙山）、钨铍组合（荡坪、千亩田、画眉坳）、钨铜组合（夏色岭）、钨铅锌组合（瑶岗仙、黄沙）等等。
脉钨矿床围岩蚀变在岩体内的蚀变有钾长石化、钠长石化、硅化、云英岩化；变质岩中有硅化、白云母化、钾化、电气石化；在伟晶岩和石英脉中有铁锂云母化、黄玉化、电气石化及绿泥石化等。在花岗岩体下部的钾（钠）长石化带、硅化带、云英岩化带常具面型蚀变特征，并常有晚期线型蚀变叠加；在石英脉旁侧的蚀变多具线型蚀变特征。岩体自下而上直到围岩具有钾（钠）长石化硅化带→云英岩化带→黄玉萤石电气石化带→碳酸盐化绿泥石化带的蚀变垂直分带。
外接触带的石英脉型钨矿床常具有“五层楼”的结构分带，即顶部线脉带、上部细脉带、中部细脉大脉混合带（薄脉带）、下部大脉带、根部尖灭消失带；内接触带的石英脉型矿床具“三层楼”的结构分带，即顶部线细脉带、中部大（细）脉带、根部尖灭消失带（图5-15）（古菊云，1984；邱瑞龙，1984）。总的说，自岩体向外向上物质组分具有硅酸盐→氧化物、钨酸盐→硫化物→碳酸盐的变化趋势。矿化具脉动特征，物质组分分带与各期次脉动强度关系密切。随着晚期矿化作用变弱，往往表现出后退现象，因而有些矿床出现逆向分带特征。
图5-15 脉钨矿床五层楼、三层楼垂直分带模式
除黑钨矿石英脉型钨矿床外，热液脉型钨矿床在个别地区，特别是碳酸盐岩地层内还有含白钨矿萤石脉，如湖南东山、深坑里或含白钨矿方解石脉，如湖南汝城大山。
云英岩型钨矿多指在花岗岩内接触带中的云英岩块状体，其矿物成分以白云母和石英为主，二者之和一般大于90%。云英岩块体的体积不大，一般长十几米到几百米，宽10m到100余米，最厚可达数十米，钨矿体多产于岩体顶面以下20～60m处。云英岩体内常有黑钨矿、锡石、白钨矿、辉钼矿等浸染其中。云英岩型钨矿作为独立矿床的不多，如洪水寨、九龙脑，但伴生在其他内接触带脉钨矿床中则常见，如西华山、下桐岭等矿床中含钨石英脉两侧均有云英岩化带，或者产于花岗岩内的云英岩脉，如柿竹园。
伟晶岩型钨矿作为独立的钨矿床极为少见，典型的伟晶岩型钨矿有白石岗钨矿。伟晶岩型钨矿多伴生于石英脉型钨矿内，多为花岗岩接触带上的伟晶岩壳，或接触带附近的含钨伟晶岩脉。伟晶岩型钨矿其物质组分、围岩蚀变与石英脉型钨矿床相似，矿石结构构造主要为细脉浸染状或呈囊状“砂包”富集。
变质热液钨矿如广西大明山钨矿，矿体产于下泥盆统细粒含泥质砂岩中，含矿层位稳定，呈层状、似层状，主矿体走向长1000m，一般厚30m，倾斜延深3000m，矿石成分简单，主要为黑钨矿、白钨矿、辉钼矿、石英和方解石，近白云母花岗岩处有云英岩化，矿石矿物颗粒粗大，含钨较富，矿体中黑钨矿石英细脉呈细网脉状，在白云母花岗岩外接触带还见少量含钨石英大脉，表明成矿作用受后期叠加改造作用明显（图5-16）；沃溪式钨矿分布在雪峰山隆起区，赋矿层位为元古宇冷家溪群、板溪群，趋于在马底驿组底部和五强组底部富集，赋矿岩石为板岩、粉砂岩、砂岩夹碳酸盐岩薄层及薄层硅质岩，矿体主要赋存于层间断裂拉开的虚脱部位及主断裂旁侧羽状裂隙中，矿体呈层状、似层状，与地层大体稳合，但亦有层间脉分支与地层斜交的矿脉，单条层间脉长自数十米至300多米，延深300～1700m，矿石矿物主要是白钨矿、辉锑矿、自然金组合，脉石矿物为石英、绢云母、方解石等，矿体围岩蚀变弱，局限于矿体顶、底板附近，为硅化、黄铁矿化和夕卡岩化（图5-17）。
图5-16 广西大明山钨矿床地质剖面图
图5-17 沃溪钨锑金矿地质剖面示意图
